Оценка эндотелиальной функции у пациентов в острой фазе коронавирусной инфекции COVID-19

Пандемия новой коронавирусной инфекции (COVID-19), вызванная вирусом SARS-CoV-2, стала серьезным вызовом системе здравоохранения, значительно изменив структуру госпитализированных больных и увеличив общую смертность [1]. Один из патофизиологических механизмов заболевания обусловлен воздействием коронавируса SARS-CoV-2 на эпителиальные клетки респираторного тракта через вирусный структурный шиповидный белок S, который связывается с рецептором ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ2) [2]. Рецепторы АПФ2 также экспрессируются и на наружной мембране некоторых других типов клеток, включая клетки эндотелия сосудов [2], поэтому коронавирус SARS-CoV-2 способен вызывать активный эндотелиит, который подтверждается присутствием элементов вируса внутри эндотелиальных клеток, что приводит к разрушению их мембран и пироптозу [3—6]. Взаимодействие белка S с рецептором АПФ2 приводит к избыточной выработке ангиотензина II и активации НАДФН-оксидазы, что ведет к усилению механизмов окислительного стресса и высвобождению воспалительных молекул [7]. Это позволяет предполагать, что функциональная активность рецепторов АПФ2 и эндотелиальных клеток в рекрутировании лейкоцитов, высвобождении цитокинов и тромбообразовании может отвечать наряду с прочими факторами за тяжесть течения и осложнения коронавирусной инфекции [8].

Воспаление и гиперкоагуляция, неотъемлемо сопутствующие COVID-19, являются как причиной, так и следствием дисфункции эндотелиальных клеток [3]. Результаты гистологических исследований показали, что у пациентов с инфекцией, вызванной вирусом SARS-CoV-2, выявляется нарушение эндотелиальной функции [9], что также подтверждено и в экспериментальных моделях [10]. В исследовании S. Ratchford и соавт. [11] выявлено, что у пациентов, перенесших новую коронавирусную инфекцию, отмечается снижение эндотелий-зависимой вазодилатации.

Вместе с тем потенциальная возможность модуляции эндотелиальной функции и ее роль при COVID-19 остаются малоизученными. В связи с этим целями нашей работы явились изучение показателей функционального состояния эндотелия, возможностей его коррекции при назначении недельного парентерального курса препарата мексидол, оценка связи показателей эндотелиальной функции с тяжестью состояния пациентов с COVID-19 при среднетяжелом и тяжелом течении.

В исследование были включены 62 пациента с новой коронавирусной инфекцией (COVID-19).

Критерии включения в исследование:

— возраст ≥18 лет;

— подтверждение новой коронавирусной инфекции (COVID-19) по данным компьютерной томографии (КТ) легких, соответствующим рентгенологическим стадиям КТ1, КТ2, КТ3;

— подтверждение новой коронавирусной инфекции (COVID-19) по данным ПЦР мазка из носоглотки и ротоглотки на РНК вируса SARS-CoV-2;

— степень тяжести по шкале NEWS2 1—6 баллов.

Критерии исключения из исследования: острый респираторный дистресс-синдром взрослых, рентгенологическая стадия пневмонии КТ4, сепсис, частота дыхания (ЧД) ≥30 в минуту, сатурация (SpO₂) ≤91%, хронические интоксикации в анамнезе, признаки выраженного неконтролируемого сопутствующего заболевания, которое, по мнению исследователя, могло бы препятствовать участию пациента в исследовании.

В соответствии с дизайном исследования в первый день (до включения в исследование — визит 1, день 1) и после окончания инфузионной терапии (визит 2, день 8) проводили следующие исследования:

— измерение клинического артериального давления (АД) осциллометрическим методом после 5-минутного отдыха в положении сидя трижды на обеих руках; анализировали среднее арифметическое второго и третьего измерений, полученных на руке с более высоким АД;

— оценку частоты сердечных сокращений (ЧСС) после 5-минутного отдыха в положении сидя;

— оценку частоты дыхания;

— SpO₂ методом пульсоксиметрии;

— определение индекса тяжести коронавирусной инфекции COVID-19 по шкале NEWS2 [12];

— лабораторные исследования: общий анализ крови, С-реактивный белок (СРБ), ферритин, железо, скорость клубочковой фильтрации (СКФ) (CKD-EPI), D-димер;

— КТ органов грудной полости для определения рентгенологической стадии COVID-19;

— оценку параметров эндотелиальной функции с проведением окклюзионной пробы с помощью прибора «АнгиоСкан» (ООО «АнгиоСкан Электроникс»). Снижение индекса окклюзии по амплитуде ≤1,8 и/или сдвиг фаз ≤10 мс расценивали как эндотелиальную дисфункцию.

Осуществляли сбор анамнестических, демографических, антропометрических данных.

В день 1 пациенты были рандомизированы методом конвертов на две группы. Пациенты 1-й группы получали инфузию препарата Мексидол в дозе 500 мг, разведенного в 200 мл изотонического раствора натрия хлорида, двукратно в сутки внутривенно капельно в течение 90 мин на протяжении 7 дней. Пациенты 2-й группы получали только инфузию 200 мл изотонического раствора натрия хлорида двукратно в сутки внутривенно капельно в течение 90 мин на протяжении 7 дней.

Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием пакета прикладных статистических программ IBM SPSS Statistics v. 23 с применением стандартных алгоритмов вариационной статистики. Характер распределения данных определяли по критерию Колмогорова—Смирнова. В связи с ненормальным распределением данных результаты приведены в виде медиан и распределения по нижнему и верхнему квартилям (межквартильных интервалов). Достоверность различий анализировали с помощью критерия Манна—Уитни для несвязанных выборок и критерия Уилкоксона для связанных выборок. Качественные переменные описаны абсолютными (n) и относительными (%) значениями. Для определения взаимосвязи между показателями проводили корреляционный анализ Спирмена. Статистически значимыми считали различия при значении p<0,05.

Характеристики пациентов в сравниваемых группах представлены в табл. 1. В группе пациентов, получавших мексидол, индекс тяжести коронавирусной инфекции COVID-19 по шкале NEWS2 выше, чем в группе контроля, что также сопровождалось достоверными различиями в температуре тела и систолическом АД, входящих в алгоритм расчета баллов данной шкалы. Остальные клинико-демографические, лабораторные и инструментальные показатели в группах сравнения сопоставимы. Результаты исследования динамики клинических характеристик, маркеров воспаления и оксидативного стресса в исследуемых группах опубликованы ранее [13].

Таблица 1. Сравнение исходных характеристик групп пациентов

Примечание. САД — систолическое артериальное давление; рСКФ — расчетная скорость клубочковой фильтрации; КТ — компьютерная томография.

При выполнении корреляционного анализа на визите 1 установлена взаимосвязь сдвига фаз только с СРБ (r= –0,386; p=0,004) и D-димером (r= –0,326; p=0,035), для индекса окклюзии корреляционные связи не установлены. На визите 2 сохранялась установленная связь сдвига фаз с СРБ (r= –0,388; p=0,021) и D-димером (r= –0,477; p=0,025).

В зависимости от величины индекса окклюзии на момент рандомизации пациенты были разделены на подгруппы с нарушенной или сохранной функцией эндотелия микроциркуляторного русла.

У пациентов с индексом окклюзии >1,8 вне зависимости от терапии мексидолом к визиту 2 отмечали незначимое нарастание уровня D-димера (табл. 2). К визиту 2 в обеих группах отмечено снижение уровня СРБ, однако у лиц, получавших мексидол, различия в сравнении с визитом 1 статистически значимы (p=0,046). В обеих группах в сравнении с визитом 1 выявлено значимое увеличение индекса окклюзии по мере выздоровления, однако если судить по динамике этого показателя (Δ), то в группе мексидола он фактически не изменился, а в группе контроля отмечалась тенденция к его снижению.

Таблица 2. Динамика изменений показателей коагуляции, воспаления и эндотелиальной функции в группах сравнения у пациентов с индексом окклюзии >1,8

В группе мексидола наблюдали прирост (Δ) сдвига фаз, тогда как в группе контроля этот показатель фактически не претерпел изменений.

В сравнении с визитом 1 у пациентов с исходной эндотелиальной дисфункцией (индекс окклюзии ≤1,8) на визите 2 отмечено снижение уровня СРБ и повышение уровня D-димера с тенденцией к статистической значимости (табл. 3). Вне зависимости от терапии мексидолом индекс окклюзии достоверно повышался, однако его величина изменения (Δ) абсолютно идентична таковой в подгруппе пациентов с индексом окклюзии >1,8.

Таблица 3. Динамика изменений показателей коагуляции, воспаления и эндотелиальной функции в группах сравнения у пациентов с индексом окклюзии ≤1,8

Исходно сдвиг фаз у пациентов из группы мексидола был ниже, чем в группе контроля, а в дальнейшем наблюдали его разнонаправленное изменение: в группе мексидола сдвиг фаз увеличивался, а в группе контроля он уменьшался. Если на визитах 1 и 2 сдвиг фаз в группах мексидола и контроля сопоставим, то величина изменения (Δ) этого показателя к визиту 2 достоверно отличается: 7,0 против –3,0 мс соответственно (p=0,03).

При корреляционном анализе установлено, что на визите 1 индекс тяжести состояния пациентов по шкале NEW2 имеет положительную взаимосвязь только с уровнем СРБ и отрицательную со сдвигом фаз, тогда как на визите 2 выявлена значимая связь тяжести состояния с возрастом, уровнями гемоглобина, D-димера, СКФ и величиной изменения (Δ) сдвига фаз (табл. 4).

Таблица 4. Корреляция между индексом тяжести по шкале NEWS2 и клиническими, инструментальными, лабораторными параметрами

Следует отметить, что индекс по шкале NEWS2 на визите 2 в группах мексидола и контроля сопоставим (0 [0; 2] против 0 [0; 1], p=0,24).

Наше исследование продемонстрировало, что в острую фазу COVID-19 у 41 (66%) пациента было нарушение функции эндотелия на уровне микроциркуляторного русла, которая оценивалась по индексу окклюзии, и у всех пациентов — на уровне крупных мышечных артерий, о чем свидетельствуют низкие значения сдвига фаз. При этом для последнего показателя установлена отрицательная корреляционная связь с уровнями СРБ и D-димера, т.е. с активностью воспаления и коагуляции. Как известно, у практически здоровых лиц возраст независимо ассоциируется с прогрессирующей эндотелиальной дисфункцией [14], однако у пациентов с COVID-19 связь между возрастом и функциональными показателями эндотелия не выявлена.

К визиту 2 у пациентов с COVID-19 наблюдали уменьшение уровня СРБ и повышение уровня D-димера. В ряде исследований показано, что коронавирусная инфекция сопровождается гиперкоагуляцией, подтверждаемой повышением уровней D-димера, фибриногена, усиленной активацией тромбоцитов, а в тяжелых случаях — ухудшением показателей вязкости крови [15, 16]. Повышение уровня D-димера у пациентов ассоциируется с плохим прогнозом [17], а образование микротромбов связано с развитием полиорганной недостаточности и акроишемических изменений [18].

Показано, что у пациентов с COVID-19 эндотелиальная дисфункция может быть результатом окислительного стресса [19—21]. Величина сдвига фаз ≤10 м/с, определяемая при исследовании эндотелиальной функции с помощью прибора «АнгиоСкан», характеризует наличие функциональных нарушений крупных артерий, связанных с дисбалансом между активацией окислительного стресса и снижением продукции и биодоступности оксида азота. Вопрос о том, является ли это результатом непосредственного воздействия вируса или обусловлено иммуномодуляцией на фоне воспаления, требует дальнейшего изучения.

В нашей работе отмечалось статистически значимое увеличение индекса окклюзии у пациентов с COVID-19 на визите 2, однако если ориентироваться на величину его изменения (Δ), то в целом перемены фактически не происходило. Иначе обстоит дело с величиной изменения (Δ) сдвига фаз, которая увеличилась в группе пациентов, получавших препарат Мексидол, вне зависимости от имеющейся эндотелиальной дисфункции микроциркуляторного русла и не изменилась или уменьшилась в группе контроля. При этом различия в группах мексидола и контроля носят значимый характер у пациентов с наличием эндотелиальной дисфункции (индекс окклюзии ≤1,8) и имеют тенденцию к статистической значимости у лиц без таковой (индекс окклюзии >1,8). Учитывая тот факт, что на визите 2 корреляционная связь сдвига фаз с уровнем D-димера стала более тесной (r=–0,477; p=0,025), а уровень D-димера повысился, можно говорить о том, что мексидол способствует улучшению сдвига фаз, особенно у пациентов с индексом окклюзии ≤1,8.

Недавние исследования заставляют обратить внимание на роль оптимального пищевого статуса в укреплении иммунной системы и подчеркивают наиболее важные ингредиенты, которые уменьшают воспаление и параметры окислительного стресса [22]. Существует множество механизмов нейтрализации свободных радикалов, включающие глутатион, пероксиредоксиновую систему, супероксиддисмутазу, каталазу, каротиноиды и полифенолы, витамины D, Е, С и, наконец, цинк и селен, обладающие антиоксидантными свойствами как кофакторы антиоксидантных ферментов [23].

Мексидол является мембранопротектором и ингибитором свободнорадикальных процессов, это обеспечивается блокированием окисления липидов клеточных мембран, модуляцией синтеза простагландинов, повышением полярных фракций липидов и активности антиоксидантных ферментов, уменьшением соотношения холестерин/фосфолипиды, активацией энергосинтезирующих функций митохондрий, что может способствовать улучшению функции эндотелия у пациентов с COVID-19 [24]. Ранее антиоксидантные, антигипоксантные эффекты Мексидола и его возможная роль в коррекции эндотелиальной дисфункции были продемонстрированы у пациентов с хронической сердечной недостаточностью и хронической ишемией головного мозга. В исследовании А.В. Щулькина и соавт. [25] оценивали динамику факторов риска повреждения эндотелия (фактор некроза опухоли альфа (ФНОα), гомоцистеин), при этом добавление к базисной терапии трехмесячного курса мексидола по сравнению с группой стандартной терапии сердечной недостаточности сопровождалось достоверным снижением уровня ФНОα, а также стабилизацией концентрации гомоцистеина в группе активной терапии при отсутствии динамики уровня ФНОα и тенденцией к нарастанию уровня гомоцистеина в группе пациентов, не получавших лечения, направленного на коррекцию свободнорадикального статуса.

В нашем исследовании модуляция оксидативного стресса может объяснять роль Мексидола в отношении динамики сдвига фаз и, соответственно, снижения выраженности эндотелиальной дисфункции у пациентов с коронавирусной инфекцией. Весьма интересными представляются корреляции индекса тяжести по шкале NEWS2: на визите 1 он был взаимосвязан со сдвигом фаз, а на визите 2 — с динамикой изменения (Δ) сдвига фаз на фоне терапии наряду с возрастом, гемоглобином, D-димером и СКФ. Такая ассоциация выраженности воспаления со сдвигом фаз позволяет предположить, что улучшение функции эндотелия крупных артерий может быть одной из потенциальных мишеней в лечении новой коронавирусной инфекции. Безусловно, клиническая ценность связи индекса тяжести состояния пациентов при COVID-19 и величины изменения сдвига фаз должна быть изучена в дальнейших исследованиях.

Оптимальные алгоритмы лечения COVID-19 по-прежнему находятся в стадии разработки, поиск новых терапевтических стратегий остается приоритетной задачей здравоохранения. Эндотелиальная дисфункция связана с тяжестью коронавирусной инфекции COVID-19, что дает основание обсуждать перспективы ее коррекции. Принимая во внимание сложную патофизиологию новой коронавирусной инфекции, можно рассматривать антиоксидант Мексидол, улучшающий функцию эндотелия, в качестве дополнительной линии терапии у пациентов с COVID-19.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.